專利名稱：電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系統和方法
技術領域：
本發明總體上涉及在電動轉向(electric steering)中解耦轉向齒條力 (steering rack force)干擾的系統和方法。具體地，本發明涉及車輛的電動轉向系統中解 耦轉向齒條力干擾的系統和方法，其可以提供改進的轉向感覺(steering feel)、穩健的輪 胎性能可變性、轉向摩擦可變性(steeringfriction variability)和硬件老化(hardware degradation)。
背景技術：
在機動車輛中，轉向系統中會發生各種周期干擾。例如，路面摩擦和狀況的變化以 及前輪的不對稱制動扭矩和差分加速度會引起對前輪的縱向輪胎力、橫向輪胎力、輪胎自 對準力矩(self-aligning moment)禾口懸架偏轉力(suspension deflection forces)的干 擾。這些會體現為轉向齒條力干擾的干擾通過轉向桿(steering column)傳遞給駕駛員， 由此影響車輛的轉向感覺并且在一些情況下影響車輛穩定性。為了符合消費者對特定轉向 感覺的期望，對于車輛轉向系統來說，具有對這些干擾的了解并且具備抑制或者阻止這些 干擾的能力是有利的。因此，車輛轉向系統通常基于參考輪胎(reference tire)設計成滿足具體的轉向 感覺。然而，駕駛員通常在車輛的整個使用周期中至少更換一次車輪，用新的并且可能是劣 等的輪胎代替原廠(OEM)輪胎，因此改變了依賴于車輛所使用的實際輪胎的轉向感覺。傳統的電動轉向系統，例如，設計成通過將輔助扭矩施加到轉向系統從而輔助駕 駛員使車輛轉向的電動助力轉向(electric power assistedsteering(EPAS))，其具有 通過某些技術阻止齒條力干擾的有限能力，這些技術例如包括，自適應輔助增益(assist gain)和/或受控阻尼(controlleddamping)。然而，這些方法也會累及轉向感覺。電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的公知方法典型地包含過濾器或者總齒條力和 參考齒條力之間非常籠統的比較，這對許多現實中的干擾來說是不切實際的、過于簡單的 和/或不準確的。
發明內容
根據各個示例性實施例，本發明提供一種在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系 統。該系統可以包含方向盤轉角傳感器、偏航率傳感器、橫向加速度傳感器以及轉向扭矩傳 感器。該系統還可以包含設置成從方向盤轉角傳感器、偏航率傳感器和橫向加速度傳感器 接收信號并且將參考齒條力發送到控制器的輪胎力發生器。該系統可以進一步包含設置成 從轉向扭矩傳感器接收信號并且將估計齒條力發送到控制器的齒條力觀測器，其中控制器 設置成從輪胎力發生器和齒條力觀測器接收信號、將估計齒條力與參考齒條力進行比較從 而確定齒條力干擾、并且基于齒條力干擾調整輔助扭矩。根據各個附加示例性實施例，本發明提供一種在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾 的系統，該系統可以包含偏航率傳感器、橫向加速度傳感器和至少一個電動轉向傳感器。該系統還可以包含設置成從偏航率傳感器、橫向加速度傳感器和至少一個電動轉向傳感器接 收信號并且將參考齒條力發送到控制器的齒條力發生器。該系統可以進一步包含設置成 從至少一個電動轉向傳感器接收信號并且將估計齒條力發送到控制器的齒條力觀測器，其 中，控制器設置成從齒條力發生器和齒條力觀測器接收信號、將估計齒條力和參考齒條力 進行比較從而確定齒條力干擾、并且基于齒條力干擾調整輔助扭矩。本發明的各個附加示例性實施例提供一種在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的 方法。該方法可以包含確定參考齒條力；使觀測器根據公式提供估計齒條力；將估計齒條 力與參考齒條力進行比較從而確定齒條力干擾；以及根據齒條力干擾調整輔助扭矩。在下述說明書中將部分解釋本發明的附加目的和優點，部分本發明的附加目的和 優點從說明書中將顯而易見，或可以通過對本發明的實施得知部分本發明的附加目的和優 點。通過權利要求書中特別指出的要素和組合將認識并且實現本發明的各個目的和優點。應當理解的是前面的總體說明以及以下的詳細說明僅是示例性和說明性的，并不是對本發明的限制。包含在本說明書內并且構成本說明書的一部分的
本發明的實施例，并且 用于與說明書一起解釋本發明的原理。
通過下面對與保護的主體一致的實施例的詳細說明，至少一些要求保護的主體的 特征和優點將顯而易見，對實施例的說明的理解應當參照附圖，附圖中圖1是表示根據本發明在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系統的示例性實施 例的結構的原理圖；圖2是根據本發明的示例性實施例在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系統的 方塊圖；圖3是據本發明的另一個示例性實施例在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系 統的方塊圖；圖4是表示作為時間的函數的齒條力的估計的和測量的齒條力的圖表；圖5A是表示對應于圖4的齒條力的方向盤扭矩的圖表；圖5B是對應于圖4的齒條力的方向盤扭矩的圖表，其干擾根據本發明解耦/抑 制；圖6A是表示對應于模擬車輛轉彎操縱的方向盤扭矩的圖表；圖6B是表示對應于模擬車輛轉彎操縱的方向盤扭矩的圖表，其干擾根據本發明 解耦/抑制；圖7是表示作為時間的函數的齒條力的估計的和測量的齒條力在模擬正弦振動 干擾過程中的圖表；圖8A是表示對應于圖7的齒條力的方向盤扭矩的圖表；圖8B是表示對應于圖7的齒條力的方向盤扭矩的圖表，其干擾根據本發明解耦/ 抑制；盡管以下的詳細說明引用了說明性的實施例，但對本領域的技術人員來說許多可 選方案、修改及其變化將顯而易見。因此，要求保護的主題要從更寬的范圍來理解。
具體實施方式
現在將引用在附圖中表示的多種實施例、實例。然而，上述多種示例性實施例的意 圖并非限制公開。相反，公開的意圖是包含可選方案、修改及其等同物。車輛的電動轉向系統可以根據已制定的駕駛員期望通過對轉向齒條的連續抑制 和/或阻止干擾保持一致的轉向感覺。因此，穩健的解耦轉向齒條力干擾的系統是電動 轉向系統中有價值的特征。轉向齒條力干擾可以不依賴于車輛的各種動態特性(dynamic characteristics)(例如，輪胎性能可變性、轉向摩擦可變性以及硬件老化)解耦或者隔離 得越準確，車輛電動轉向可以確定有多少抵消干擾以提供改進的轉向感覺所需的發動機助 力(輔助扭矩)就越準確。齒條力干擾的解耦可以額外提供給駕駛員關于車輛安全的關鍵 信息，例如，可能出現的車輛穩定性問題和/或輪胎不平衡或磨損。為了能夠在電動轉向中動態解耦齒條力干擾，本發明的各個示例性實施例預期利 用一個或多個傳感器將信號提供到輪胎力發生器(tire forcegenerator)或者齒條力發生 器(rack force generator)，其利用該信號確定參考齒條力。本發明的各個示例性實施例 還預期利用一個或多個傳感器將信號提供到齒條力觀測器(rack force observer)，其利 用這些信號確定估計齒條力。一個或多個傳感器可以包括已有的車輛傳感器，例如，電動助 力轉向(EPAS)傳感器、方向盤轉角傳感器(steering wheel angle sensors)、偏航率傳感 器(yaw rate sensors)、橫向加速度傳感器、速度傳感器，或者它們的組合。因為大多數現 有的車輛已經包含上述傳感器，因此本發明的某些實施例預期僅利用現有的傳感器。本發 明的實施例還預期提供一種包括提供用于本發明的系統和方法的信號輸入所需的附加傳 感器的系統。為了確定齒條力干擾，本發明考慮將參考齒條力與估計齒條力進行比較。此處應 用的術語“參考齒條力”指提供最佳轉向感覺的期望齒條力，術語“估計齒條力”指考慮到 齒條力干擾的估計的或實際的齒條力。此處應用的術語“齒條力干擾”，或者“干擾”指對車 輪負載以及車輛轉向的周期或隨機擾亂，例如，其由輪胎性能衰退、路面干擾，或者轉向齒 輪和懸架接頭(suspension joints)中的摩擦可變性引起。本發明的各個示例性實施例將 齒條力干擾定義為參考齒條力和估計齒條力之間的任何偏離。這樣，可以將對駕駛員的轉 向扭矩輸入提供輔助扭矩的轉向系統的電機助力調整為抵償干擾(即，實現所期望的齒條 力和轉向感覺)。圖1表示根據本發明在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系統的示例性實施例 的結構。電動助力轉向(EPAS)系統10將輔助扭矩施加到由駕駛員通過方向盤11施加 到轉向桿(steering column) 12的轉向扭矩。在示例性實施例中，轉向桿12在頂端連接 到方向盤11，主動齒輪(pinion gear) 15安裝到底端。主動齒輪15與在齒條軸(rack shaft) 16中形成的齒條齒輪16a嚙合。主動齒輪15和齒條齒輪16a —起形成齒輪齒條機 構(rack-and-pinion mechanism) 17。齒條軸16的兩端提供拉桿(Tie rods) 23，并且轉動 的車輪(turning wheels) 20安裝到拉桿23的外端。輸出輔助轉向扭矩的轉動力的電機19通過動力傳輸裝置18連接到轉向桿12。電 機19的轉向力作為輔助扭矩通過動力傳輸裝置18施加到轉向桿12。轉向扭矩傳感器14安裝到轉向桿12。當駕駛員通過操作方向盤11將轉向扭矩加到轉向桿12時，轉向扭矩傳感器14檢測施加到轉向桿12的轉向扭矩。方向盤轉角傳感器13在轉向桿12的轉動中感測方向盤轉角。輪胎力發生器24設置成從方向盤轉角傳感器13以及例如包括車輛偏航率傳感器 21和車輛橫向加速度傳感器22的各種車輛傳感器接收信號。如以下示例性實施例所述， 輪胎力發生器24設置成基于接收自傳感器13、21和22中的至少一個的信號估計參考齒條 力，并且將參考齒條力發送到EPAS控制器26。輪胎力發生器24可以包括，例如，現有的車 輛控制器，比如穩定性控制器或者EPAS控制器26的一部分，專用控制器，或者可以將輪胎 力發生器24分配給不止一種車輛控制器，正如本領域技術人員應當理解的那樣。齒條力觀測器25設置成從例如包括轉向扭矩傳感器14的各種EPAS傳感器接收 信號。如以下示例性實施例所述，齒條力觀測器25設置成基于至少接收自傳感器14的信 號確定估計齒條力，并且將估計齒條力發送到EPAS控制器26。齒條力觀測器25可以包括， 例如，現有的車輛控制器，比如穩定性控制器或者EPAS控制器26的一部分，專用控制器，或 者可以將齒條力觀測器25分配給不止一種車輛控制器，正如本領域技術人員應當理解的 那樣。EPAS控制器26設置成從輪胎力發生器24和齒條力觀測器25接收信號。EPAS控 制器設置成將參考齒條力和估計齒條力進行比較從而確定齒條力干擾，并且基于齒條力干 擾調整作為輔助扭矩施加到轉向桿12的電機19的轉動力(即，抵償齒條力干擾)。根據本發明的各個實施例，如圖2的方塊圖中的最高處所示的那樣，輪胎力發生 器24可以通過利用輪胎橫向力和自對準力矩確定參考齒條力。例如，在本發明的各個實施 例中，可以利用以下函數關系確定輪胎偏離角(tire slip angle) (α)
(1)其中δ是方向盤轉角，Vx是車輛速度，ay是車輛橫向加速度，於是車輛偏航率。例如，輪胎力發生器24可以通過以下等式所表示的簡單的算術計算應用該函數 關系
(2)其中(ls，bs)是相對于車輪中心的縱向和橫向傳感器位置，(Vsx，Vsy)是傳感器位 置的車輛速度。傳感器13和21可以分別測量方向盤轉角(δ )和車輛偏航率(φ )，同時 輪胎力發生器24可以從橫向加速度傳感器22中得到速度(Vsx，Vsy)。然而，計算出的輪胎偏離角的質量(quality)取決于傳感器13、21和22的信號質 量。因此，本發明的各個實施例又考慮在車輛中存在檢測和/或消除傳感器漂移(sensor drift)的機制。傳感器漂移會不利地影響任何取決于上述傳感器讀數的控制器，例如，輪胎 力發生器的性能。為了確保系統的輸入數據的完整性，本發明的各個實施例在確定輪胎偏離角(α ) 時可選擇地考慮利用目標變量(target variables)，例如目標偏航率和目標車輛橫向加速 度，而非傳感器信號。目標變量例如可以基于目標車輛運動(vehicle motion)。換言之，對 于給定的車輛速度和駕駛員輸入，車輛應當遵循所期望的或者“目標”路徑。因此，在各個實施例中，輪胎力發生器24可以利用目標偏航率(0)和目標車輛橫向加速度(ay)為給定 的方向盤轉角輸入(S)和瞬時車輛速度確定名義上的或者目標輪胎偏離角(α)。盡管本發明假設了車輛速度信息的可用性，但車輛速度可以通過包括可以從附加 的車輛傳感器中得到信息的方法的任何公知的適當方法得到。因此，上述公開的傳感器可 以是在電動轉向中解耦齒條力干擾所需要的數量最少的一組傳感器。在本發明的各個示例性實施例中，輪胎力發生器24可以確定作為輪胎偏離角 (α)、輪胎法向力(Fz)以及路面摩擦(μ)的函數的輪胎橫向力(Fy)。本發明預期利用任何 公知的適當方法估計輪胎橫向力(Fy)。僅通過例子，本發明的各個實施例利用以下關系Fy = uFz[3n α-3(η α)2+(η α)3](3)其中η = Caf/(3 μ Fz)和 Caf 是輪胎側偏剛度(tire cornering stiffness)。本發明考慮利用任何公知的適當方法估計輪胎法向力(Fz)和路面摩擦(μ )。盡 管本發明假設了路面摩擦信息的可用性，但估計路面摩擦(estimated road friction)可 以通過包括可以從附加的車輛傳感器和/或控制器中得到信息的方法的任何公知的適當 方法得到。因此，本發明的各個示例性實施例預期輪胎力發生器24可以直接估計輪胎法向 力和路面摩擦，同時各個可選擇的示例性實施例預期輪胎力發生器24可以接收與估計輪 胎法向力和路面摩擦有關的信號。本發明還考慮利用任何公知的適當方法動態地估計輪胎側偏剛度(Caf)，例如，在 2008年4月25日提交的名稱為“輪胎側偏力估計和監測的系統和方法(System and Method for Tire Cornering Power Estimationand Monitoring) ”的 12/109，482 號美國專利文件 中公開的估計方法，該文件以參考引用的方式結合于此。因為車輛的當前或者“實際”輪胎性能可能與車輛的設計或者“參考”輪胎性能 不同(原因在于例如老化、磨損，或者更換)，所以會產生輪胎性能可變性，如果用參考輪胎 性能估計參考齒條力，此輪胎性能可變性可能產生不用其估計時被感知為齒條力干擾的情 況。由于車輛的實際輪胎性能可以用于估計輪胎側偏剛度，所以輪胎力發生器24可以基于 實際輪胎性能確定輪胎橫向力(Fy)并且最終確定參考齒條力。因此，通過動態估計輪胎側 偏剛度，本發明的各個實施例可以將輪胎性能可變性排除出齒條力干擾，以便由輪胎力發 生器24產生的輪胎力依賴于車輛所使用的實際輪胎，而不是依賴于車輛開發過程中使用 的參考輪胎。本領域的技術人員應當理解的是輪胎側偏剛度可以附加地或者可選擇地通過任 何公知的適當方法得到，公知的適當方法包括可以從附加的傳感器和/或控制器中得到信 息從而估計硬度值的方法，以及可以從名義上的或者目標輪胎性能中得到硬度值的方法。 本發明的各個實施例，例如考慮利用參考輪胎生成已確定的參考輪胎側偏剛度值而不是動 態估計輪胎側偏剛度。在本發明的各個示例性實施例中，輪胎力產生器24就可以基于至少輪胎橫向力 (Fy)確定輪胎自對準力矩Mfysat),例如利用以下等式Mfysat = 2Fy(tm+tp)(4) 其中tm 是輪胎機械軌跡(tire mechanical trail)，tp ^ (1/3) a(1-2 η α )是輪 胎拖距(pneumatic trail)(例如，當輪胎偏離角(α)小于2度時，通過忽略高階項)，a是 輪胎接地面長度(contact patch length)。
盡管本發明假設了輪胎拖距和輪胎接地面長度信息的可用性，但輪胎拖距和輪胎 接地面長度可以通過包括可以從附加的車輛傳感器和/或控制器中得到信息從而估計輪 胎拖距和輪胎接地面長度的方法的任何公知的適當方法得到。根據本發明的各個實施例，輪胎力發生器24可以基于估計輪胎橫向力(Fy)和輪 胎自對準力矩(Mfysat),利用齒條位移(rack displacement)和車輪轉向之間的動態關系確 定參考齒條力。同樣如圖2所示，根據本發明的各個實施例，齒條力觀測器25可以通過使觀測器 根據公式確定估計齒條力。例如，在本發明的各個實施例中，三階觀測器i公式化表示為以 下等式 其中ζ是轉向狀態[Zl，z2, z3]，y是測量的轉向或電機位置和速度，j)是預測的轉 向或電機位置和速度，Tffl是電機輔助扭矩。A、B、C和L的值由以下定義
"0 1 Ol 「0]\2ζω0 1-ω0'A= 0 0 I ,B= b0 ,C = [1 0 0] L= ωα ζω0(6)
0 0 Oj |_oJI ζω] 0其中k是慣性參數，ω。是觀測器帶寬，ζ是觀測器增益矩陣L中的阻尼因子 (damping factor)0這樣，齒條觀測器25例如可以利用以下關系從例如從轉向扭矩傳感器14中得到 的轉向狀態(z)和轉向扭矩(Ttb)確定估計齒條力(Fr)Z3 = f (Fr, Ttb)(J)盡管本發明假設了觀測器參數的可用性，例如，傳動比(gear ratios)和齒條質量 (rack mass)，但本領域的技術人員應當理解的是這些參數通過設計信息可以很容易地得 到。本發明的各個示例性實施例進一步預期齒條力觀測器25可以調到需要的帶寬。 因此，觀測器增益的調整可以通過利用該帶寬進行簡化，藉此增加估計齒條力值的準確性。 本發明的還預期齒條力觀測器25可以應用于多種非線性系統。因此，本領域的技術人員應 當理解上述三階公式僅為示例性目的，并且可以很容易地將觀測器擴展到更高階系統。根據本發明的各個實施例，EPAS控制器26就可以將參考齒條力和估計齒條力進 行比較從而確定齒條力干擾，以及克服干擾所需的扭矩抵償的量(即，有多少輔助扭矩必 須通過電機19應用，以阻止或抑制齒條力干擾)。在本發明的各個實施例中，EPAS控制器26還可以監測估計齒條力干擾值，并且如 果數值(即，參考齒條力和估計齒條力之間的偏離)超過給定值，EPAS控制器26通知駕駛 員，指示車輛安全問題，例如，可能的車輛不穩定和/或輪胎不平衡或者磨損。本發明預期利用通知系統向駕駛員警告可能的車輛安全問題。通知系統可以可聽 到地和/或可視地指示駕駛員車輛存在問題。通知系統可以包括，例如，在車輛控制臺、后 視鏡，或者其它顯著位置上顯示的指示燈或IXD。指示燈或IXD可以是恒定或者閃爍的，可 以僅在啟動時顯示或者在車輛的整個使用過程中持續顯示，并且可以伴隨有聲音以進一步輔助警告駕駛員車輛的問題。
由于輪胎偏離角估計的復雜性，如圖3的方塊圖中的最高處所示那樣，本發明的 各個附加示例性實施例預期利用齒條力發生器而不是輪胎力發生器確定參考齒條力。例 如，在本發明的各個實施例中，齒條力發生器可以基于車輛和車輛的懸架設計(例如，從車 輛傳感器信號或目標車輛運動中)使用預確定的齒條力和齒條力位移特征。例如，在各個 實施例中，傳感器21和22可以分別測量車輛偏航率和車輛橫向加速度，同時在各個可選 擇的實施例中，齒條力發生器可以使用目標車輛運動從而確定目標偏航率和目標橫向加速 度。例如，如上所述，目標變量，例如目標偏航率和目標橫向加速度，可以基于目標車輛運 動。換言之，對于給定的車輛速度和駕駛員輸入，車輛應當遵循所期望的或“目標”路徑，產 生目標車輛參數。在各個示例性實施例中，齒條力發生器可以利用齒條力位移和例如由EPAS系統 提供的轉向輸入之間的動態關系動態確定參考齒條力。因此，齒條力發生器可以基于確定 該關系的查找表確定參考齒條力，正如本領域技術人員應當理解的那樣。根據本發明的各個示例性實施例，如前所述，齒條力觀測器可以通過使觀測器根 據公式確定估計齒條力。控制器，例如，EPAS控制器就可以將參考齒條力和估計齒條力進 行比較從而確定齒條力干擾，以及克服齒條力干擾所需的扭矩抵償的量(即，有多少輔助 扭矩必須由電機施加，以阻止或抑制齒條力干擾)。為了驗證上述轉向齒條力解耦系統和方法的準確性和性能，發明人進行了各種實 驗室測試和模擬，如圖4-8所示。圖4中，估計齒條力(即，根據本發明利用齒條力觀測器所生成的)與測量的齒條 力進行比較，在時間(秒)的函數的模擬中重現。如圖4所示，在整個周期中，估計齒條力 幾乎與測量的齒條力一致。圖5A和5B表示對應于圖4的齒條力的轉向扭矩，根據本發明的干擾解耦/抑制 分別關掉和打開。如圖5A所示，當根據本發明的干擾解耦/抑制關掉時，圖中出現相當大 的方向盤扭矩干擾(例如，影響轉向感覺)。然而，如圖5B所示，當根據本發明的干擾解耦 /抑制打開時，方向盤轉角扭矩干擾幾乎消除。類似地，在圖6A和6B中，在30秒處用突然的臺階形齒條干擾模擬車輛轉彎操縱， 根據本發明的干擾解耦/抑制分別關掉和打開。如圖6A所示，干擾影響方向盤扭矩，因此， 改變轉向感覺。然而，如圖6B所示，當根據本發明的干擾解耦/抑制打開時，干擾的影響大 大地減小，大大地降低轉向感覺的改變。在圖7中，執行模擬以將估計齒條力(即，利用根據本發明的齒條力觀測器所生成 的)與模擬齒條力干擾進行比較，并且將對應于模擬正弦振動干擾的齒條力(N)作為時間 (秒)的函數作圖。在測試中，為了模擬正弦振動干擾，將小量輸入(nibble input) (14Hz， 500N)施加到齒條。如圖7所示，在整個周期中，估計齒條力幾乎與測量的齒條力幾乎相同。圖8A和8B表示對應于圖7的齒條力的轉向扭矩，根據本發明的干擾解耦/抑制 分別關掉和打開。如圖8A所示，當根據本發明的干擾解耦/抑制關掉時，存在相當大的方 向盤扭矩干擾(例如，影響轉向感覺)。然而，如圖8B所示，當根據本發明的干擾解耦/抑 制打開時，方向盤扭矩干擾大大地減小，提供更加穩定的轉向感覺。因此，如圖4-圖8所示，本發明可以提供在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的穩健系統和方法，不依賴于車輛的動態特征以及施加在齒條上的干擾的類型。盡管為了便于更好的理解本發明，本發明已經公開了示例性實施例，但應當認識 到的是本發明在不背離其原理的情況下可以以各種方式實現。因此，盡管本發明已經公開 利用輪胎力發生器或齒條力發生器確定參考齒條力，以及利用齒條力觀測器確定估計齒條 力，但所公開的本發明對各種數量和類型的控制器和/或微處理器同樣起作用。例如，本發 明還預期提供設置成確定參考齒條力和估計齒條力的單個控制器。因此，應當將本發明理 解為包括在不背離由權利要求所確定的本發明的原則的情況下可以實現的所有可能的實 施例。就本說明書及附加的權利要求而言，除非另有說明，說明書和權利要求中使用的 所有數字表示的數量、百分數或比例，以及其它數值，都應該理解為在所有情況下術語“關 于”的修飾。相應地，除非有相反的說明，書面的說明書或權利要求中所提出的數值參數是 近似值，其可以根據尋求由本發明獲得的理想性質改變。至少，不是作為限制與權利要求范 圍相當的理論的應用的嘗試，每一個數值參數應該至少依據記述的有效數字解釋并且通過 應用普通的四舍五入方法解釋。
注意到，用于本說明書和附加權利要求的單數形式，除非被清楚而明確地限制為 一個指示對象，否則其包括復數個指代對象。因此，例如，提到的“傳感器”包括兩個或者多 個不同的傳感器。此處應用的術語“包括”及其語法變體目的在于不受限制，使得清單中的 項目列表不與可被替代的或者可增加到清單中的其它類似項目排斥。對本領域的技術人員來說，對本發明公開的方法的不背離其發明范圍的修改及改 變將顯而易見。從說明書的考慮以及于此公開的發明的實踐，本發明的其它實施例對本領 域的技術人員來說將顯而易見。意圖是僅將說明書和例子認為是示意性的。
權利要求
一種在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系統，包含方向盤轉角傳感器、偏航率傳感器、橫向加速度傳感器以及轉向扭矩傳感器；輪胎力發生器，其設置成從方向盤轉角傳感器、偏航率傳感器和橫向加速度傳感器接收信號并將參考齒條力發送到控制器；以及齒條力觀測器，其設置成從轉向扭矩傳感器接收信號并且將估計齒條力發送到控制器，其中，控制器設置成從輪胎力發生器和齒條力觀測器接收信號，將估計齒條力和參考齒條力進行比較從而確定齒條力干擾，并且基于齒條力干擾調整輔助扭矩。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，輪胎力發生器設置成基于從方向盤轉角 傳感器、偏航率傳感器和橫向加速度傳感器中的至少一個接收的信號確定輪胎偏離角。
3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，輪胎力發生器設置成基于目標偏航率和 目標車輛橫向加速度中的至少一個確定目標輪胎偏離角。
4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，輪胎力發生器設置成基于至少輪胎偏離 角、輪胎法向力和路面摩擦確定輪胎橫向力。
5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，輪胎力發生器設置成基于至少輪胎橫向 力確定輪胎自對準力矩。
6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，輪胎力發生器設置成基于輪胎橫向力和 輪胎自對準力矩確定參考齒條力。
7.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，輪胎力發生器設置成基于車輛所使用的 輪胎使用輪胎側偏剛度。
8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，輪胎力發生器設置成基于參考輪胎使用 輪胎側偏剛度。
9.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，齒條力觀測器設置成通過使三階觀測器 根據公式確定估計齒條力。
10.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，控制器進一步設置成，如果齒條力干擾 指示車輛安全問題則發送通知。
11.根據權利要求10所述的系統，進一步包含通知系統，該通知系統設置成從控制器 接收信號并在齒條力干擾超過特定值時將反饋提供給車輛駕駛員。
全文摘要
一種在電動轉向中解耦轉向齒條力干擾的系統，可以包含方向盤轉角傳感器、偏航率傳感器、橫向加速度傳感器以及轉向扭矩傳感器。該系統還可以包含設置成從方向盤轉角傳感器、偏航率傳感器和橫向加速度傳感器接收信號并將參考齒條力發送到控制器的輪胎力發生器。該系統可以進一步包含設置成從轉向扭矩傳感器接收信號并將估計齒條力發送到控制器的齒條力觀測器，其中控制器設置成從輪胎力發生器和齒條力觀測器接收信號，將估計齒條力與參考齒條力進行比較從而確定齒條力干擾，并且基于齒條力干擾調整輔助扭矩。
文檔編號B62D5/04GK101863283SQ20101014869
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月15日 優先權日2009年4月20日
發明者保羅·喬治·山德斯, 洪特·埃里克·曾, 王德新, 邁克爾·艾倫·布盧默 申請人:福特全球技術公司